鎳氫電池充電器設(shè)計中的關(guān)鍵問題

大多數(shù)便攜式產(chǎn)品的功能取決于為其提供動力的電池的質(zhì)量。近年來，隨著電池的改進，便攜式產(chǎn)品變得更小、更輕、更強大。現(xiàn)在有三種電池用于驅(qū)動便攜式產(chǎn)品:堿性電池、鎳氫電池和鋰離子電池。堿性電池是非可充電電池，自放電率極低，成本極低。常用于低功耗產(chǎn)品，如:遙控器、電動玩具等。當(dāng)堿性電池的負載過高時，如筆記本電腦、掌上電腦和手機，使用可充電電池。有兩種可充電電池可供選擇:鎳氫電池和鋰離子電池。與鋰離子電池相比，鎳氫電池自放電率更高，能量密度更低，但成本遠低于鋰離子電池，因此對保護電路的規(guī)劃要求不高。因此，適合成本較高的活性產(chǎn)品。此外，鎳氫電池具有與堿性電池相同的電壓標準，可以直接替代堿性電池。目前市場上比較好的鎳氫AA電池容量可以達到1700mAh~2000mAh，但是由于電池廠家的測量設(shè)備與用戶的實際情況存在一定的差異，用戶在實際操作中可能無法獲得額定的電池容量。另一方面，電池本身的功能也會在一定程度上影響電池的使用。

 

對于電池工藝規(guī)劃工程師來說，尤其要注意充電器的規(guī)劃。由于電池的功能與所使用的充電器密切相關(guān)，所以NiMH電池適用于滿充滿放的過程。假設(shè)使用不完全充電器，充電時電池不能補償全部電量，那么，即使是最好的使用電池也不能達到預(yù)期的效果。因此，在規(guī)劃鎳氫電池充電器時，我們需要綜合考慮性價比問題，而不是追求低價。

Dallas semiconductor最近推出了用于內(nèi)置或外部(獨立)1 ~ 2 AA、AAA級NiMH電池充電的鎳氫電池充電器DS2711和DS2712。通過對溫度、電壓和充電時間的監(jiān)控，實現(xiàn)最佳的快速充電控制。此外，它可以檢測失敗或不匹配的電池，如一次性堿性電池，支持串聯(lián)和并聯(lián)拓撲，并能夠單獨檢測和控制每個電池。

如何制作線性充電器和脈沖充電器

選擇DS2712后，可以構(gòu)成一個線性充電器和一個脈沖充電器(如圖1所示)，充電器規(guī)劃者需要正確選擇充電結(jié)構(gòu)。線性充電器的調(diào)節(jié)器通過一個在線性區(qū)域工作的晶體管，該晶體管負責(zé)直流電源和電池之間的電壓差，功耗是充電電流和管壓降的乘積。假設(shè)調(diào)壓器被封閉在一個小的密閉空間內(nèi)，功率損耗會導(dǎo)致加熱，導(dǎo)致溫度升高。

在圖1中，a)圖中是一個線性充電器，由DS2712構(gòu)成，能夠連續(xù)為兩塊NiMH電池充電。DS2712驅(qū)動外部電源晶體管FCX718，將電源電壓降低到所需的電池電壓。線性充電器電路簡單，成本相對較低，但需要注意散熱問題。例如，兩個充電電流為1A的鎳氫電池充電器，每個鎳氫電池的充電持續(xù)電壓一般為1.6v ~ 1.7v，但也可能高達2V，具體取決于電池和充電電流。因此，直流電源電壓必須大于2×2=4V。單片鎳氫電池完全放電后，電壓可降至0.9v。計算得出電池組電壓為2×0.9= 1.8v。假設(shè)使用標準的+5V直流電源，晶體管的電壓差為5V- 1.8v = 3.2v。充電完全放電的電池將消耗3.2w的功率，而電池將消耗1.8w，即36%。因此，線性結(jié)構(gòu)更適合于散熱條件良好的外部充電器(也稱為搖籃充電器)。

一些更大的便攜式設(shè)備，包括筆記本電腦，將電池充電器作為系統(tǒng)的一部分。此時，充電器的功率是至關(guān)重要的，不是為了能夠傳遞最大的能量，而只是為了減少熱量。由于熱沖擊溫度升高，電池在高溫環(huán)境下運行會縮短使用壽命。